本文關(guān)鍵詞： 直接調(diào)制激光器 電吸收調(diào)制激光器 調(diào)制帶寬 頻率啁啾　出處：《華中科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：直調(diào)激光器(DML)是一種低成本的光發(fā)射器件,廣泛應用于光纖接入網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中。近些年由于接入網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信業(yè)務的蓬勃發(fā)展以及用產(chǎn)量多的特點使得中短距離的通信對光發(fā)射器件的需求巨大。在中短距離通信中常用的光發(fā)射器件除了DML還有電吸收調(diào)制激光器(EML)。然而在中短距離傳輸上還要求器件成本低、功耗及尺寸小,DML由于結(jié)構(gòu)簡單更具優(yōu)勢,但DML受帶寬和啁啾的限制一般只應用于10Gb/s以下及短距離的接入網(wǎng),然而近10年有了較大的發(fā)展,在更高速率和20km以下短距離傳輸方面有著與EML相比擬的性能。本課題基于物理分析模型,通過數(shù)值仿真研究影響DML調(diào)制帶寬和啁啾特性的因素,并優(yōu)化DML的調(diào)制特性,即一方面提高調(diào)制帶寬,另一方面減小啁啾,同時在系統(tǒng)傳輸下將優(yōu)化后的DML與EML做對比,為實際系統(tǒng)搭建時光發(fā)射器件的選取提供方案參考。本論文的主要創(chuàng)新與成果包括以下幾個部分:(1)建立了一整套從材料特性到器件特性研究的仿真分析工具,包括描述光場的一維行波模型、材料增益計算的自由載流子模型以及材料激子吸收計算的庫侖模型,并與文獻結(jié)果對比驗證工具的可靠性。(2)從材料、結(jié)構(gòu)上全面優(yōu)化了DML的帶寬和啁啾,包括微分增益、線寬展寬因子、非線性增益飽和因子、耦合強度等;利用開關(guān)電流整形消除弛豫振蕩減小啁啾;利用提出的局域雙模模型優(yōu)化推挽調(diào)制的分布反饋激光器獲得了60GHz的調(diào)制帶寬等;(3)優(yōu)化后的1.5μm波段DML在10Gb/s、25Gb/s、40Gb/s速率下能傳輸EML一半的距離,值得一提的是10Gb/s調(diào)制時,在20km以內(nèi)都可采用DML來降低網(wǎng)絡成本;采用開關(guān)整形和推挽調(diào)制技術(shù)可將DML傳輸能力提高一倍。
[Abstract]:The direct-modulated laser (DML) is a low-cost optical emitter. It is widely used in optical fiber access network and data communication network. Due to the rapid development of access network and data communication service and the characteristics of high output in recent years, there is a huge demand for optical transmitter devices in medium and short distance communication. In short range communication, the common optical emission devices besides DML are electrically absorbed modulation lasers (EMLs). However, in short and medium distance transmission, the cost of the devices is also required to be low. Because of its simple structure, power consumption and small size DML are more advantageous. However, DML is limited by bandwidth and chirp, but it is only used in access networks of less than 10 GB / s and short distance. However, it has developed greatly in the last 10 years. In the aspect of higher speed and shorter distance transmission below 20km, the performance of DML is comparable to that of EML. Based on the physical analysis model, the factors affecting the modulation bandwidth and chirp characteristics of DML are studied by numerical simulation, and the modulation characteristics of DML are optimized. On the one hand, the modulation bandwidth is increased, on the other hand, the chirp is reduced. At the same time, the optimized DML is compared with the EML under the system transmission. The main innovations and achievements of this paper include the following parts: 1) A set of simulation analysis tools from material characteristics to device characteristics are established. Including the one-dimensional traveling wave model describing the light field, the free carrier model for calculating the material gain and the Coulomb model for calculating the exciton absorption of the material, and comparing with the results in the literature to verify the reliability of the tool. The bandwidth and chirp of DML are optimized, including differential gain, linewidth broadening factor, nonlinear gain saturation factor, coupling intensity, etc. Using the proposed local two-mode model to optimize the push-pull modulation distributed feedback laser, the modulation bandwidth of 60GHz has been obtained.) the optimized 1.5 渭 m band DML can transmit half of the EML at the rate of 10Gb / s / s 25Gb / s and 40Gb / s. It is worth mentioning that when the modulation is 10Gb / s, it is worth mentioning. DML can be used to reduce network cost within 20km, and switching shaping and push-pull modulation techniques can double the transmission capacity of DML.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248

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本文編號：1517318